水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)裝置，特別涉及水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，用于模擬大壩庫(kù)底水中侵蝕性二氧化碳對(duì)大壩混凝土的侵蝕過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電是一種清潔能源，在我國(guó)江河中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，其中水壩的主要材料是混凝土，而混凝土材料會(huì)遭遇到一系列復(fù)雜和嚴(yán)酷的物理化學(xué)侵蝕，其中包括軟水侵蝕、碳酸性侵蝕、硫酸鹽和鎂鹽侵蝕，侵蝕性二氧化碳的存在是引起混凝土碳酸性侵蝕的最主要的原因，這是因?yàn)榛炷林械臍溲趸}很容易與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣，如果二氧化碳含量較多時(shí)將進(jìn)一步與碳酸鈣反應(yīng)生成易溶于水的碳酸氫鈣，在滲透壓力的作用下，碳酸氫鈣將會(huì)被水帶走，致使氫氧化鈣不斷流失，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，進(jìn)而壩體容易被破壞。
[0003]由于大壩的修建使得流動(dòng)的河流趨于湖泊化，增加了水力停留時(shí)間，致使上游河水中的污染物在水庫(kù)里長(zhǎng)時(shí)間停留，影響庫(kù)水水質(zhì)；同時(shí)，水庫(kù)底部有機(jī)物的分解造成下層庫(kù)水呈弱酸性而含侵蝕性二氧化碳，使得庫(kù)底水具有水化學(xué)侵蝕的特性，這對(duì)壩底混凝土的耐久性是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，嚴(yán)重威脅到了大壩的安全性能。
[0004]目前對(duì)于碳酸性侵蝕的實(shí)驗(yàn)設(shè)備多集中在氣體二氧化碳在潮濕環(huán)境中對(duì)混凝土的侵蝕，采用的設(shè)備基本上是碳化箱，這在一定的程度上解決了不少研究難題，但是大壩庫(kù)底水中的二氧化碳在水壓力作用下溶解于水中，它與氫氧化鈣反應(yīng)最后生成的碳酸氫鈣將會(huì)溶于水中被庫(kù)水帶走，這是碳化箱所不能模擬的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，可以模擬底水中的侵蝕性二氧化碳對(duì)壩底混凝土的侵蝕作用，從而得出精確的侵蝕機(jī)理，更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)大壩壽命。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括箱體、混凝土安置部分、噴淋部分、二氧化碳充氣部分和保溫部分，
[0007]箱體:在箱體的頂部設(shè)有一開(kāi)口，在開(kāi)口上安裝有密封蓋，在箱體的外壁內(nèi)設(shè)有一密封空腔，在箱體的下端部設(shè)有排水管；
[0008]混凝土安置部分:包括分布固設(shè)在箱體內(nèi)的多個(gè)試件架，在試件架上鋪設(shè)有海綿；
[0009]噴淋部分:包括水栗、連接在水栗出水端的多根出水支管，出水支管穿過(guò)箱體外壁，其管口延伸至箱體內(nèi)，且在其管口上安裝有水霧噴頭；
[0010]二氧化碳充氣部分:包括氣瓶、進(jìn)氣管和排氣管，氣瓶與進(jìn)氣管相連通，進(jìn)氣管和排氣管分別與箱體相連通；
[0011]保溫部分:包括溫度控制裝置，溫度控制裝置通過(guò)管道與外壁內(nèi)的空腔連通。
[0012]進(jìn)一步的，在試件架上設(shè)有多個(gè)排水口。
[0013]進(jìn)一步的，所述溫度控制裝置為加熱制冷循環(huán)器，管道包括進(jìn)水管和出水管，加熱制冷循環(huán)器通過(guò)進(jìn)水管和出水管分別連通在空腔的兩端。
[0014]進(jìn)一步的，水霧噴頭對(duì)稱(chēng)分布設(shè)于箱體內(nèi)的兩端，水栗的出水端連通有流量計(jì)。
[0015]進(jìn)一步的，還包括一塊與箱體連通用于測(cè)試箱體內(nèi)壓力的壓力表、一個(gè)與箱體(I)連通用于測(cè)試箱體內(nèi)液體PH值的pH值測(cè)定儀。
[0016]進(jìn)一步的，在箱體外壁外包覆有保溫棉。
[0017]本實(shí)用的有益效果是:利用加熱制冷循環(huán)器進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度控制，可以調(diào)整到大壩庫(kù)底水的實(shí)際溫度，利用壓力表和流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控箱體內(nèi)的壓強(qiáng)和水量，利用試件架和噴頭可以加大二氧化碳在水中的溶解度，計(jì)算出試件箱中侵蝕性二氧化碳的濃度，海綿可以保證受侵蝕的試件全部處于溶液中，可以真實(shí)模擬底水中的侵蝕性二氧化碳對(duì)壩底混凝土的侵蝕作用，從而得出更加精確的侵蝕機(jī)理，更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)大壩壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0020]圖中:箱體1、密封蓋2、氣瓶3、溫度控制裝置4、出水支管5、試件架6、海綿7、壓力表
8、pH值測(cè)定儀9、空腔101、排水管102、排水閥103、進(jìn)氣管301、進(jìn)氣閥302、排氣管303、排氣閥304、進(jìn)水管401、出水管402、水栗501、出水閥502、水霧噴頭503、流量計(jì)504。
[0021 ]如圖1所示:水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括箱體1、混凝土安置部分、噴淋部分、二氧化碳充氣部分和保溫部分，
[0022]箱體1:在箱體I的頂部設(shè)有一開(kāi)口，在開(kāi)口上安裝有密封蓋2，在箱體I的外壁內(nèi)設(shè)有一密封空腔101，在箱體I的下端部設(shè)有排水管102，
[0023]混凝土安置部分:包括分布固設(shè)在箱體I內(nèi)的多個(gè)試件架6，在試件架6上鋪設(shè)有海綿7;
[0024]噴淋部分:包括水栗501、連接在水栗501出水端的多根出水支管5，出水支管5穿過(guò)箱體I外壁，其管口延伸至箱體I內(nèi)，且在其管口上安裝有水霧噴頭503;
[0025]二氧化碳充氣部分:包括氣瓶3、進(jìn)氣管301和排氣管303，氣瓶3與進(jìn)氣管301相連通，進(jìn)氣管301和排氣管303分別與箱體I相連通；
[0026]保溫部分:包括溫度控制裝置4，溫度控制裝置4通過(guò)管道與外壁內(nèi)的空腔101連通。
[0027]進(jìn)一步的，在試件架6上設(shè)有多個(gè)排水口601，能夠讓海綿7的下端面中聚集的水霧透過(guò)排水口 601與二氧化碳?xì)怏w融合，同時(shí)也方便海綿7中的水從排水口 601中滴出。
[0028I進(jìn)一步的，所述溫度控制裝置4為加熱制冷循環(huán)器，管道包括進(jìn)水管401和出水管402，加熱制冷循環(huán)器通過(guò)進(jìn)水管401和出水管402分別連通在空腔101的兩端，加熱制冷循環(huán)器可以選用F12-ED經(jīng)濟(jì)型加熱制冷循環(huán)器。
[0029]進(jìn)一步的，水霧噴頭503對(duì)稱(chēng)分布設(shè)于箱體I內(nèi)的兩端，水栗501的出水端連通有流量計(jì)504。
[0030]進(jìn)一步的，還包括一塊與箱體I連通用于測(cè)試箱體I內(nèi)壓力的壓力表8、一個(gè)與箱體I連通用于測(cè)試箱體I內(nèi)液體PH值的pH值測(cè)定儀9。
[0031]進(jìn)一步的，在箱體I外壁外包覆有保溫棉104，能夠更好的起到保溫的效果，減短加熱制冷循環(huán)器的工作時(shí)間。
[0032]在進(jìn)氣管301上安裝有進(jìn)氣閥302，在排氣管303上安裝有排氣閥304，在排水管102上設(shè)有排水閥103，氣瓶3為二氧化碳?xì)馄?，在水栗501出水端的管道上安裝有出水閥502。
[0033]本實(shí)用新型的使用方法:
[0034](一)、打開(kāi)密封蓋2，由箱體I上開(kāi)口將混凝土試件擺放在海綿7上。
[0035](二)、蓋上密封蓋2，開(kāi)啟加熱制冷循環(huán)器，對(duì)箱體I內(nèi)的混凝土試件降溫至所需溫度。
[0036](三)、打開(kāi)排氣閥304和進(jìn)氣閥302，關(guān)閉排水閥103和出水閥502，此時(shí)箱體I內(nèi)與二氧化碳?xì)馄?連通，二氧化碳?xì)怏w充入至箱體I內(nèi)，將箱體I內(nèi)的空氣由排氣管303排出，待箱體I內(nèi)的空氣排完后，關(guān)閉排氣閥304。
[0037](四)、利用二氧化碳?xì)怏w對(duì)箱體I進(jìn)行充壓，此時(shí)可以通過(guò)壓力表8來(lái)確定箱體I內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w壓力，待壓力達(dá)到設(shè)定值，同時(shí)開(kāi)啟進(jìn)氣閥302、水栗501和出水閥502，水經(jīng)過(guò)出水支管5，來(lái)到水霧噴頭503被水霧噴頭503轉(zhuǎn)換為水霧，水霧可加速水與二氧化碳?xì)怏w充分溶解，含有二氧化碳的水溶液最終浸沒(méi)混凝土試件10-20cm以上，為保證箱體I內(nèi)侵蝕性二氧化碳濃度恒定，可通過(guò)壓力表8調(diào)節(jié)箱內(nèi)氣壓，達(dá)到所需氣壓后關(guān)閉進(jìn)氣閥302，此時(shí)可以通過(guò)觀察pH值測(cè)定儀9來(lái)確定箱體I中侵蝕性二氧化碳的pH值，同時(shí)讀取流量計(jì)504的數(shù)據(jù)，確定噴入到箱體I內(nèi)的水的流量。
[0038](五)、待一段時(shí)間后，測(cè)試完畢，可以開(kāi)啟排水閥103，將箱體I內(nèi)的水和二氧化碳?xì)怏w排出，打開(kāi)密封蓋2，拿出混凝土試件進(jìn)行下一步的研究，同時(shí)排氣閥304和排水閥103也可以起到調(diào)壓和調(diào)節(jié)水量的效果，在箱體I內(nèi)的壓力和水量過(guò)高時(shí)，可以開(kāi)啟排氣閥304和排水閥103對(duì)箱體I內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w和二氧化碳溶液進(jìn)行適當(dāng)?shù)男狗拧?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1.水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括箱體(I)、混凝土安置部分、噴淋部分、二氧化碳充氣部分和保溫部分，箱體:在箱體(I)的頂部設(shè)有一開(kāi)口，在開(kāi)口上安裝有密封蓋(2)，在箱體(I)的外壁內(nèi)設(shè)有一密封空腔(101)，在箱體(I)的下端部設(shè)有排水管(102)，混凝土安置部分:包括分布固設(shè)在箱體(I)內(nèi)的多個(gè)試件架(6)，在試件架(6)上鋪設(shè)有海綿(7);噴淋部分:包括水栗(501)、連接在水栗(501)出水端的多根出水支管(5)，出水支管(5)穿過(guò)箱體(I)外壁，其管口延伸至箱體(I)內(nèi)，且在其管口上安裝有水霧噴頭(503); 二氧化碳充氣部分:包括氣瓶(3)、進(jìn)氣管(301)和排氣管(303)，氣瓶(3)與進(jìn)氣管(301)相連通，進(jìn)氣管(301)和排氣管(303)分別與箱體(I)相連通;保溫部分:包括溫度控制裝置(4)，溫度控制裝置(4)通過(guò)管道與外壁內(nèi)的空腔(101)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:在試件架(6)上設(shè)有多個(gè)排水口(601)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述溫度控制裝置(4)為加熱制冷循環(huán)器，管道包括進(jìn)水管(401)和出水管(402 )，加熱制冷循環(huán)器通過(guò)進(jìn)水管(401)和出水管(402)分別連通在空腔(101)的兩端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:水霧噴頭(503)對(duì)稱(chēng)分布設(shè)于箱體(I)內(nèi)的兩端，水栗(501)的出水端連通有流量計(jì)(504)。5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)所述的水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:還包括一塊與箱體(I)連通用于測(cè)試箱體(I)內(nèi)壓力的壓力表(8)、一個(gè)與箱體(I)連通用于測(cè)試箱體(I)內(nèi)液體pH值的pH值測(cè)定儀(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)所述的水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，其特征在于:在箱體(I)外壁外包覆有保溫棉(104)。
【專(zhuān)利摘要】水壩混凝土水下抗二氧化碳侵蝕性能試驗(yàn)裝置，包括箱體、混凝土安置部分、噴淋部分、二氧化碳充氣部分和保溫部分，箱體：在箱體上設(shè)有開(kāi)口，在開(kāi)口設(shè)有密封蓋，在箱體外壁密封空腔，在箱體的下端連接排水管，混凝土安置部分包括固設(shè)在箱體內(nèi)的多個(gè)試件架，在試件架上鋪設(shè)有海綿；噴淋部分：包括水泵、連接在水泵出水端的多根出水支管，出水支管穿過(guò)箱體外壁，其管口延伸至箱體內(nèi)，且在其管口上安裝有水霧噴頭；二氧化碳充氣部分：包括氣瓶、進(jìn)氣管和排氣管，氣瓶與進(jìn)氣管相連通，進(jìn)氣管和排氣管分別與箱體相連通；保溫部分：包括溫度控制裝置，溫度控制裝置通過(guò)管道與外壁內(nèi)的空腔連通，本實(shí)用新型可以得出精確的侵蝕機(jī)理和預(yù)測(cè)大壩壽命。
【IPC分類(lèi)】G01N17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205374258
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620004034
【發(fā)明人】盧曉春, 喬雨, 吳銀剛, 萬(wàn)光義, 唐迎旭, 楊君
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月1日